TFS 已被 RedoxFS 取代，并且不再维护，TFS 的多数功能已被集成到 RedoxFS 中

TFS：下一代文件系统

TFS 是一个模块化、快速且功能丰富的下一代文件系统，采用现代技术以实现高性能、高空间效率和高度可扩展性。

TFS 是由于 Redox OS 对现代文件系统的需求而创建的，作为对 ZFS 的替代品，由于它的单体设计，ZFS 的实现速度较慢。

TFS 受 ZFS 的启发，同时它旨在模块化且易于实现。

TFS 与 terminalcloud 的同名文件系统无关。

尽管许多组件已完成，但 TFS 本身尚未准备好使用。

设计目标

TFS 是以下目标的产物：

• 并发

TFS 包含非常少的锁，并旨在尽可能适合多线程系统。它使用多个真正并发的结构来管理数据，并且通过核心数量进行线性扩展。 这是 TFS 最重要的特性。

• 异步

TFS 是异步的：操作可以独立发生；磁盘的读写操作不需要阻塞。

• 全盘压缩

TFS 是第一个通过我们称为 RACC（随机访问簇压缩）的方案实现完整全盘压缩的文件系统。这意味着每个簇都只进行压缩，对性能的影响微乎其微。据估计，您将获得 60-120% 的更多可用空间。

• 修订历史

TFS 存储每个文件的修订历史记录，而不增加额外的开销。这意味着您可以恢复任何文件的早期版本，自动备份系统，且不会因为复制而产生额外的开销。

• 数据完整性

与 ZFS 类似，TFS 存储文件的完整校验和（不仅仅是元数据），并且在此基础上，它是在父块中完成的。这意味着几乎所有的数据损坏都会在读取时被发现。

• 写时复制语义

类似于 Btrfs 和 ZFS，TFS 使用写时复制语义，这意味着永远不会直接覆盖簇，而是复制并写入新的簇。

• O(1) 递归复制

像一些其他文件系统一样，TFS 可以在常数时间内进行递归复制，但有一个独特的附加功能：即使经过变异，TFS 也不会进行复制。如何实现？它将文件的各个部分分别维护，这样只需要复制已更新的部分。

• 保证原子性

系统永远不会进入不一致的状态（除非有硬件故障），这意味着意外断电永远不会损坏系统。

• 改进的缓存

TFS 在缓存磁盘以加速磁盘访问方面投入了大量精力。它使用机器学习来学习模式并预测未来的使用，以减少缓存未命中次数。TFS 还压缩内存缓存，减少了所需的内存量。

• 更好的文件监控

CoW非常适合高性能、可扩展的文件监控，但不幸的是，只有少数文件系统采用了这种功能。TFS 就是其中之一。

• 所有内存安全

TFS 只使用用 Rust 编写的组件。因此，只有在标记为 unsafe 的代码中才可能出现内存不安全，而这会得到额外的仔细检查。

• 全面测试

TFS 致力于全面测试。这通过立即揭示大量错误，提供了相对较强的正确性保证。

• SSD 友好

TFS 通过重新定位已死亡的扇区来避免 SSD 中的写入限制。

• 改进的垃圾收集

TFS 使用 Bloom 过滤器进行空间高效且快速的垃圾收集。TFS 允许文件系统垃圾收集器在后台运行，而不会阻塞文件系统的其余部分。

常见问题解答

为什么您将 SPECK 作为默认加密算法？

• SPECK 是一种相对较新的加密算法，但已经经历了许多（无效的）密码分析，因此相对安全。它具有非常好的性能和简单的实现。可移植性是 TFS 设计的重要组成部分，真正没有侧信道攻击的可移植 AES 实现比许多人想象的要困难（尤其是，大多数可移植实现中的 SubBytes 都存在问题）。SPECK 没有这个问题，因此可以以最小的努力安全地可移植实现。

TFS 和 ZFS 有多相似？

• 实际上并不相似。它们共享许多基本思想，但除此之外，它们基本上没有关联。但 ZFS 的设计在很大程度上影响了 TFS。

TFS 仅限于 Redox 吗？

• 不是，也从未计划仅限于 Redox。

全盘压缩是如何工作的？

• 据我所知，全盘压缩是 TFS 独有的。它通过将尽可能多的“页面”（虚拟数据块）收集到一个“簇”（分配单元）中来实现。通过这样做，可以通过简单地解压缩相应的簇来读取页面。

为什么 ZMicro 那么慢？它会影响 TFS 的性能吗？

• ZMicro 那么慢的原因是因为它在位级别上工作，以性能为代价提供了出色的压缩率。这种可怕的低性能通过减少写入次数得到了补偿。实际上，超过 50% 的使用 ZMicro 的分配将只写入一个扇区，而不是 3 个。其次，无论您的磁盘有多快，它都不会接近 ZMicro 的性能，因为磁盘操作本身就很慢，从长远来看，压缩的性能实际上并不重要。

可扩展哈希或 B+ 树？

• 都不是。TFS 使用树和哈希表的组合：嵌套哈希表，这是一种哈希树的形式。其理念是在桶中创建一个新的子表，而不是重新分配。

关于设计的资源

我写过关于 TFS 设计的一些文章。

• SeaHash：解释 - 这描述了为 TFS 设计的默认校验和算法。
• 关于随机访问压缩 - 这篇文章描述了用于随机访问压缩的算法。
• 三进制作为预测残差码 - 这种使用的相关性与创建一个好的自适应（无头）熵压缩器有关。
• LZ4是如何工作的 - 这描述了LZ4压缩算法的工作原理。
• 嵌套哈希表中的冲突解决 - 这描述了我们用于目录结构的嵌套哈希表方法。
• 原子哈希表 - 这描述了并发、内存中的哈希表/键值存储。

规范

完整的规范可以在 specification.tex 中找到，要渲染它请安装 texlive 或其他带有XeTeX的发行版，并运行

xelatex --shell-escape specification.tex

然后打开名为 specification.pdf 的文件

lib.rs:

线程特定对象。

这是一个在通常的线程本地存储之上的抽象，增加了一种对于每个线程都有值的特殊类型。

这意味着您可以动态创建TLS变量，而不是像经典的那样固定静态变量。这意味着您可以将对象引用存储在结构体中，并在同一线程中有多个。

它通过持有包含唯一对象ID与对象指针关联的二叉树映射的TLS变量来实现。

性能方面，这并不是最优的，但与其他大多数方法相比，它是可移植的。